摘要：
對於這些同素異形體的傳統轉移過程的複雜性，其成功與否要依賴於基底的表面條件，限制了用於壓力感測器的可行性。因此，我們提出了一種利用高定向和獨立的疏水碳納米管薄片(CNT sheets)製作柔性壓力感測器的方法。這些薄片從單壁碳納米管森林中獲取，只需要經過一次轉移過程，不需要額外的化學處理，提供了一種簡單，經濟高效的轉換方法。製作的感測器，對於靜態和動態壓力展現出高靈敏度和快速響應的優點。
除此之外，這些CNT薄片的高度定向結構，對雙向彎曲應變產生了獨特的響應特性。由於其自然形成的獨立結構，薄片可以非常容易的轉移到任何其他的基底上，包括粗糙表面。本文中，展示了一個例項：將CNT sheet轉移到表面粗糙的基地上，並測試了壓阻效應。

1. 介紹 introduction

作為許多應用的基礎元件，柔性壓力感測器必須有大的壓力感知範圍，具有高靈敏度，質量輕和很薄。
【10-17】研究了很多了。當然，碳的同素異形體，比如，，石墨烯，石墨，碳納米管碳，納米纖維， 碳納米泡沫。由於其極高的電學，機械和熱學效能，都是非常理想的替代品。【18】使用雙層石墨烯結構，具有高靈敏度和低的壓力檢測閾值
【19】基於CNT的透明的可伸縮的電容式壓力感測器。【20】基於單層石墨烯的力學感測器可以檢測細微的和區域性誘導的壓力變化。但是，在大多數情況下，在感測器中使用的碳材料需要經過複雜的製作步驟來將碳轉移到柔性基底上。
並且在轉移過程中，材料對基底表面的條件非常敏感。比如，如果基底表面粗糙，就會對碳薄膜造成嚴重的損壞，導致空洞、撕裂、裂縫和皺紋(voids, tearing, cracks, and wrinkles).【21-22】這些限制組織了碳材料的廣泛使用。因此，需要研究能將基於碳的柔性壓力感測器材料容易轉移到任一基底的方法。
在本論文中，我們使用單壁碳納米管，而不使用任何化學處理，製造了一種高定向的，獨立結構的，疏水的碳納米管薄片，能非常容易的轉移到任何一種基底上，並利用此製造了 高柔性，超薄，輕量，的壓力感測器。最低檢測閾值為2Pa，亞毫秒級的響應時間，在超過6000個測試周期後仍表現出較高的可靠性。根據響應時間和靈敏度對CNT片材的厚度依賴性進行了評價，CNT片材厚度依賴於轉移的片材的數量。最後，將CNT sheets轉移到有微洞和微線代表的粗糙介面上，製造壓力感測器，並測量了典型的響應特性曲線。

2. 實驗 Experimental

2.1 Fabrication of CNT thin film-based pressure sensors

PSDI Corporation in Korea 購買化學氣相沉積製成的multiwalled CNT forest。CNT forest的平均高度為750um。CNT sheets(長2cm，寬1cm)取自CNT forest的側壁。多壁碳納米管的直徑小於40nm。使用金屬棒(直徑 1mm)將通過機械方式獲取的CNT sheet直接轉移到酸乙二酯(polyethylene naphthalate,PEN)基底上( $2$

Fabrication of the micro-hole and line array patterns

在基底上製作小的洞(100 μm diameter, 200 μm depth, and 100 μm spacing)和線(100 μm width, 200 μm height, and 50 μm spacing)來模擬粗糙表面

2.3 機械-電響應測試

靜態壓力通過在一塊固定區域( $1cm \times 1cm$)的固定區域增加重量。動態施加的壓力是用一種特製的測量儀器測量的，該儀器配有一個z軸級壓力感應器，能夠提供垂直應變。彎曲應變的測量方法是將感測器固定在特製的彎曲平臺上，平臺上裝有感應器能測量彎曲的程度。精密源測量裝置(precision source measure unit (SMU)，(National Instruments PXIe-
4139)）來收集電器資料。

2.4 表徵

電鏡圖片

結果和討論

[23]這篇論文可以看一下
氣凝膠紡絲CNT薄板是高度定向的，獨立的，並可以連續 生產。

材質是疏水性的，可以看到疏水照片。【31】

對於單層cnt sheet，在cNT纖維之間有水平和垂直空隙，多層堆疊可以改善這一情況。
增加了額外的通路，通過CNT纖維的交疊。

透光率下降

測量響應時間。
【35】horizontally oriented CNT network-based pressure sensor
【34】single-walled CNT pressure sensor
【33】buckled single-walled CNT pressure sensor

對於CNT 薄膜網路，由於其無序和二維結構，無法實現如此快的相應速度
【36】微小振動~2Pa